KR101150859B1 - 철근단부 성형금형 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이형철근의 연결단부의 스웨이징가공용 금형에 관한 것으로, 구체적으로는 철근을 중심으로 배열된 내부금형과 내부금형을 중심으로 배열된 외부금형 및 외부금형과 내부금형을 연결하는 연결부로 이루어진 구조에 있어서,

상기 내 외부금형 간의 연결 구조를 개선하여 내부금형이 외부금형에 연결된 상태에서 좌우 유동 가능하도록 함에 따라,

가압과정에서 철근 표면 상태에 의해 내부금형이 비정상적인 방향으로 이동하려 할 경우 이를 일정범위 허용함으로써, 내부금형과 외부금형 간 연결부위가 파손되는 것을 방지할 수 있는 이형철근 연결단부 가공용 금형에 관한 것이다.

철근, 금형, 스웨이징, 볼트

Description

철근단부 성형금형{Forming Die for Deformed Steel Rebar}

본 발명은 이형철근의 단부에 나사산을 형성시키기 전에 형성구간을 원형으로 선 가공하는 장치 중, 철근을 중심으로 분할 배치되고 연결부를 통해 상호 연결된 상태에서 철근의 가공부위를 가압하는 내·외부금형에 관한 것으로,

철근의 가압과정에서 철근의 표면 상태에 따라 내부금형이 비정상적인 방향으로 이동하더라도 이를 일정범위까지 허용할 수 있는 구조를 갖도록 함에 따라, 내부금형과 외부금형 간 연결부위가 파손되는 현상을 방지할 수 있는 기술에 관한 것이다.

콘크리트 구조물에는 콘크리트의 부족한 인장강도를 보강하기 위하여 철근이 함께 사용되며, 이러한 철근에 의해 기본골격을 이루게 된다.

상기 철근은 최초 특정 길이로 제작된 후 건설현장 상황에 따라 적당한 길이로 절단하거나 연결하여 필요한 길이로 만들어 사용한다.

통상 철근을 연결하는 방법으로는 용도에 따라 크게 금속와이어를 이용해 철근을 묶어 상호 연결하는 겹침 이음방식과 가열 및 가압에 의한 압접방식, 그리고 별도의 커플러(coupler)를 이용하여 나사결합을 통해 연결하는 기계적 이음방식이 있다.

상기 방식들 중 나사식 커플러를 이용한 기계적 이음방식은, 각 철근 단부의 일정구간 상에 나사부를 가공한 후 커플러 양단에 나사결합을 통해 끼워 넣어 연결하는 방식이다.

이렇게 커플러와의 나사결합을 위해 선 실시되는 철근의 나사부 가공과정은 나사부가 형성될 구간 상에 형성되어 있는 마디와 리브를 가압하여 정리함과 동시에 진원상태가 되도록 하는 가압가공(스웨이지가공)후 가공면 상에 나사산을 형성시키는 전조공정 순서로 이루어진다.

그 중 가압가공은 별도의 가압가공장치를 통해 이루어지는데, 상기 가압가공장치에 관한 기술로는 대한민국등록특허 제550030호 『이형철근의 연결단부 성형장치』가 있다.

상기 종래기술은 철근 외부상에 내부금형이 분할 배치되고, 내부금형의 바깥쪽 둘레에는 외부금형이 간격을 두고 원형 배열된 상태에서 별도의 지그에 의해 외부금형과 내부금형이 중심을 향해 이동함에 따라 철근의 가압구간이 가압되는 형태로 이루어진다.

이때 외부금형의 특정개소와 각 내부금형은 [도 1]에 도시된 것처럼 상호 결합된 상태에서 함께 이동되는데,

내부금형(100)의 외주면 중간지점에서 외부를 향해 돌출된 고정볼트(B1)가 외부금형(200)의 바닥면에 삽입되고 상기 고정볼트(B1)와 수직방향으로 외부금형(200) 에 삽입되는 체결볼트(B2) 단부가 고정볼트(B1)에 체결되는 구조를 통해 상호 결합된다.

이 상태에서 지그(G)에 의해 각 내외부금형(100)(200)이 철근(400)을 향해 이동하면서 내부금형(100) 내주면이 철근(400)의 외주면을 가압한다.

그런데 최초 가압할 때에는 [도 2]와 같이 철근(400)의 외주면이 리브 등에 의해 울퉁불퉁한 상태이므로 각 내부금형(100)의 내주면 전체가 철근(400)과 밀착되지 못하고 내부금형(100)의 어느 한 쪽 끝부분과 철근(400) 사이에 간극(A)이 형성된다.

이 상태에서 가압이 이루어질 경우 간극(A)형성지점에서는 내부금형(100)의 받침이 이루어지지 않기 때문에 내부금형(100) 전체가 간극이 형성된 쪽으로 쏠리려 하는 현상이 발생된다.

하지만 앞에서 설명한 것처럼 내부금형(100)은 고정볼트(B1) 및 체결볼트(B2)에 의해 유동이 불가능한 구조로 외부금형(200)에 결합된 상태이기 때문에,

이렇게 내부금형(100)이 한쪽으로 쏠리려고 할 경우 내부금형(100)과 외부금형(200)을 직접적으로 연결하는 고정볼트(B1)에 하중이 집중될 수밖에 없고, 그 중에서도 특히 내부금형(100)과 외부금형(200)간 경계지점에 전단하중이 집중된다.

따라서 이러한 쏠림현상이 심하거나 장기간 반복될 경우 [도 3]과 같이 고정볼트(B1)가 파단되는 경우가 발생된다.

또한 고정볼트(B1)와 체결볼트(B2)가 외부로 노출되지 않기 때문에 유지보수가 필요할 경우 내 외부금형(100)(200 전체를 분리해야 하는 문제점도 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로,

내부금형과 외부금형 간의 연결 구조를 개선하여 표면이 울퉁불퉁한 철근을 가압하는 과정에서 내부금형이 한쪽으로 쏠리는 힘을 받더라도 이를 어느 정도 허용할 수 있는 구조를 구현함에 따라 내부금형과 외부금형 간 연결부위가 파손되는 현상을 방지할 수 있는 철근 가압장치의 가압금형을 제공하고자 한다.

또한 내부금형과 외부금형 간 연결부위가 외부로 노출되도록 함에 따라 연결부의 유지보수가 용이한 철근 가압장치의 가압금형을 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

철근을 중심으로 사방에 분할 배열되는 내부금형과, 상기 내부금형을 중심으로 사방에 분할 배열되되, 별도의 가압장치에 의해 가압되는 외부금형 및 상기 내부금형과 외부금형을 연결하는 연결부로 이루어진 것을 기본구성으로 한다,

그리고 이러한 기본구성에서 상기 각 내부금형에는 제1슬라이드홈이 형성되고 각 외부금형에는 제2슬라이드홈이 형성되며,

상기 연결부는 내외부금형 중 어느 하나에 고정된 상태에서 제1, 2슬라이드홈에 슬라이딩구조로 결합되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 제1, 2슬라이드홈은 내외부금형의 단부면 상에 형성되고, 상기 연결부는 내외부금형의 단부면 상에 설치되는 점을 특징으로 한다.

또한 상기 연결부는 볼트에 의해 내부금형 또는 외부금형에 고정되고, 일측에는 상기 제1슬라이드홈에 결합되는 제1걸림부가 형성되며 타측에는 상기 제2슬라이드홈에 결합되는 제2걸림부가 형성된 것을 특징으로 한다.

더불어 상기 제1슬라이드홈과 제2슬라이드홈은 각각 동일한 중심점을 갖는 원호 형태로 이루어진 점도 특징으로 한다.

상기와 같은 특징적 구성으로 이루어진 본 발명은,

슬라이딩구조를 통해 내·외부금형 간 연결이 이루어짐에 따라 가압과정에서 철근 표면상태에 의해 내부금형이 비정상적인 방향을 향해 이동하려 할 경우 이를 어느정도 허용할 수 있게 됨에 따라, 내·외부금형 간 연결부위가 파손되는 현상을 방지할 수 있는 효과를 갖게 된다.

또한 각 슬라이드홈이 내·외부금형과 동일한 중심의 원호형태로 형성됨에 따라, 내부금형의 쏠림과정에서 가압도 원활히 이루어질 수 있는 장점이 있다.

더불어 연결부가 내·외부금형의 외부에 설치됨에 따라 연결부의 보수 교체가 용이하게 이루어질 수 있는 장점도 있다.

이하에서는 도면에 예시된 구성을 참조하여 본 발명의 구체적인 구성 및 그 작용에 대한 실시예를 설명하도록 한다.

본 발명에 적용되는 철근가압장치의 가압금형은 [도 4] 내지 [도 6]에 도시 된 바와 같이 크게 내부금형(100)과 외부금형(200)으로 구성된다.

먼저 상기 내부금형(100)은 가압과정에서 철근과의 실질적인 접촉이 이루어지는 부분으로, 제1 내지 제4내부금형(101)(102)(103)(104)이 철근(400)을 중심으로 상하좌우 분할 배치된 형태로 구성된다.

이때 각 내부금형(101)(102)(103)(104)의 외주면과 내주면은 동일한 중심을 갖는 원호형태를 띰에 따라 각 내부금형(101)(102)(103)(104)이 중심을 향해 모이면 하나의 원통 형태를 갖게 되고 이때 형성된 중공부내에서 철근(400)의 가압이 이루어진다.

물론 내부금형(100)의 분할개수는 4개로 한정되지 않고 철근의 변형률 등을 고려해 2개나 3개 또는 5개 이상으로도 구현될 수 있다.

이러한 각 내부금형(101)(102)(103)(104)의 전후단부면에는 후술하는 외부금형(200)과의 연결 및 내부금형의 유동가능 역할을 위한 제1슬라이드홈(110)이 형성되는데,

상기 제1슬라이드홈(110)은 각 내부금형(101)(102)(103)(104)의 내 외주면과 동일한 중심을 갖는 원호 형태로 이루어진다. 따라서 가압 시 각 내부금형이 철근을 향해 모였을 때 하나의 원형 홈을 이루게 된다.

상기 외부금형(200)은 철근 가공에 필요한 외압을 직접적으로 받는 부분으로, 내부금형(100) 외부에 위치되고, 내주면은 내부금형(100)의 외주면과 동일한 곡률을 갖도록 형성되어 외주면 상에 밀착된 상태로 설치된다.

그리고 외주면은 도시되지 않은 가압지그의 전진과정에서 외부금형(200)이 철근의 중심부를 향해 이동될 수 있도록 경사면 형태로 이루어지되, 전후단부로부터 중간지점으로 갈수록 높아지는 형태로 형성된다.

상기 경사면에 의한 외부금형의 가압 원리는 공지기술이므로 구체적인 설명은 생략한다.

이러한 외부금형(200)은 제1~8외부금형(201)(202)(203)(204)..(208)으로 나뉘어져 내부금형(100)을 중심으로 원형 배열되며, 각 외부금형(201)(202)(203)(204)...(208) 사이에는 탄성수단(500)이 구비되어 가압과정에서 각 외부금형(200) 간의 직접적인 충격을 차단함과 동시에 가압해제 시 다시 원활하게 벌어질 수 있도록 한다.

물론 외부금형(200)의 배열개수도 반드시 8개로 한정되지는 않고 내부금형(100)의 배열개수와 동일하게 구비될 수도 있다.

하지만 내부금형(100)을 4개로 배열하였을 때 외부금형(200)을 8개 배열할 경우, 철근(400)중심으로부터 수직방향으로 가압되는 제1, 3, 5, 7외부금형(201)(203)(205)(207)외에 제2, 4, 6, 8외부금형(202)(204)(206)(208)에 의해 사선방향으로도 가압력이 가해져, 결국 철근(400)을 중심으로 전방위에 걸쳐 가압력이 가해지기 때문에 철근(400) 외주면 전체가 균일하게 가압될 수 있다.

이러한 각 외부금형(201)(202)(203)(204)...(208)의 전후단부면에는 상기 내부금형(100)과의 연결을 위한 제2슬라이드홈(210)이 형성되는데, 제2슬라이드홈(210)은 제1슬라이드홈(110)과 동일한 형태, 즉 단순 홈형태의 구조로 이루어지며 제1슬라이드홈(110)과 동일한 중심을 갖는 원호 형태로 이루어진다.

따라서 가압 시 각 외부금형이 모였을 때 하나의 원형 홈 형태를 갖게 된다.

그리고 각 제2슬라이드홈(210) 중간지점에는 후술하는 연결부(300)의 결합을 위한 볼트공(220)이 각 외부금형(200) 길이방향을 따라 형성된다.

상기 연결부(300)는 이러한 내부금형(100)과 외부금형(200)을 상호 결합함과 동시에 내부금형(100)의 유동가능 기능을 하는 부분으로, 전체적으로 사각블록 형태를 띠고 전면에는 상기 외부금형(200)의 볼트공(220)과 대응하는 제2볼트공(330)이 형성된다.

그리고 이면 하측에는 내부금형(100)의 제1슬라이드홈(110)에 결합되는 제1걸림턱(310)이 형성되고, 이면 상측에는 외부금형(200)의 제2슬라이드홈(210)에 결합되는 제2걸림턱(320)이 형성된다.

이때 제1, 2걸림턱(310)(320)은 각각 제1, 2슬라이드홈(110)(210)과 동일한 곡률을 갖는 호 형태로 형성된다.

이러한 연결부(300)는 일단 별도의 결합볼트(B)가 제1볼트공(330)을 관통하여 외부금형(200)의 볼트공(220)에 삽입됨에 따라 외부금형(200) 상에 고정 결합되고, 이 상태에서 제1, 2걸림턱(310)(320)이 제1, 2슬라이드홈(110)(210)에 각각 걸림에 따라 내부금형(100)과 외부금형(200)이 연결부(300)를 매개로 하여 상호 연결된다.

즉 외부금형(200)과 연결부(300)는 상호 고정 결합되고, 내부금형(100)은 제1슬라이드홈(110)과 제1걸림턱(310)간의 걸림만으로 연결부(300)와 결합됨에 따라, 결합상태에서 제1걸림턱(110)을 기준으로 좌우 슬라이드 이동이 가능하게 된다.

이하에서는 상기 구성에 따른 본 발명의 작용을 설명하도록 한다.

[도 6] 및 [도 7]에 도시된 것처럼 내부금형(100) 중심부에 철근(400)을 삽입시킨 후, 별도 지그를 작동시키면 각 외부금형(201)(202)(203)(204)..(208)과 내부금형(101)(102)(103)(104)들이 중심부를 향해 이동하면서, 각 내부금형(100)의 내부면이 철근(400)의 외주면을 가압하게 된다.

이때 만약 [도 7]처럼 철근(400)표면이 균일하지 못해 제2내부금형(102)의 내주면 상측과 철근(400)사이에 간극(A)이 형성될 경우 가압과정에서 제2내부금형(102)은 직선방향으로 이동하지 않고 간극(A)쪽 방향으로 이동하려 한다.

이때 위에서 설명한 것처럼 제2내부금형(102)는 연결부(300)와 슬라이딩 가능한 구조로 결합되었기 때문에, [도 8]처럼 제2내부금형(102)은 연결부(300)의 제1걸림턱(310)을 타고 미세하게 슬라이딩 된다.

즉 본 발명은 내부금형(100)과 외부금형(200)을 상호 결합하는 연결부(300)의 설치구조를 개선하여 내부금형(100)이 일정 범위 내에서 좌우슬라이드 이동이 가능함에 따라, 철근의 가압과정에서 철근 상태에 따라 내부금형(100)이 비정상적인 방향으로 이동하려 할 경우 이를 어느 정도 허용할 수 있게 되는 것이다.

이렇게 슬라이딩구조에 의해 내부금형(100)의 쏠림현상이 어느 정도 허용됨에 따라 쏠림과정에서 연결부(300)에는 하중이 거의 작용되지 않는다.

따라서 내부금형(100)의 유동이 완전 차단되도록 외부금형과 결합되어 쏠림과정에서 작용되는 하중에 의해 고정볼트, 즉 연결부가 파단되던 문제점을 해결할 수 있게 된다.

그리고 연결부(300)가 내외부금형(100)(200)의 단부면 상에 설치되어 결합부위가 외부로 완전히 노출됨에 따라, 각 걸림턱(310)(320)의 마모 등으로 인해 연결부(300)의 교체가 필요할 경우, 내 외부금형간 결합부위가 노출되지 않는 종래기술과는 달리 손쉽게 분리결합이 가능한 장점도 있다.

상기 구조 외에도 내부금형(100)의 유동 가능구조는 연결부(300)를 내부금형에 고정시키고 연결부(300)와 외부금형(200)이 슬라이딩구조로 결합되도록 함에 따라, 내부금형(100)의 쏠림 현상 시 내부금형(100)과 연결부(300)가 함께 외부금형(200)의 제2슬라이드홈(210)을 따라 유동되는 형태로도 구현될 수 있다.

이처럼 본 발명은 연결부(300)를 통해 내부금형(100)과 외부금형(200)을 상호 결합하되, 연결부(300)와 내 외부금형(100)(200)간에 슬라이딩 구조를 갖도록 하여, 가압과정에서 내부금형의 쏠림이 허용되도록 함에 따라, 쏠림차단에 의해 집중되는 하중으로 인해 연결부가 파손되는 현상을 방지할 수 있도록 한 것을 가장 큰 특징으로 한다.

또한 연결부가 외부로 완전히 노출된 상태로 설치됨에 따라 기존과 달리 연결부의 유지보수가 손쉬워지도록 한 점이 또 다른 특징이다.

이렇게 철근(400)의 최초 가압이 완료되면 각 탄성수단에 의해 각 외부금형(201)(202)(203)(204)..(208)들과 내부금형(201)(202)(203)(204)들은 상호 원위치로 벌어지게 되고, 철근을 일정각도 회전시킨 후 재차 가압하는 과정을 반복한다.

추후 진행되는 가압과정에서도 철근의 상태에 따라 내부금형(100)의 쏠림현 상이 발생될 수 있으며, 이때에도 역시 연결부(300)와의 슬라이딩 구조로 인해 쏠림이 허용된다.

이상 설명한 본 발명의 여러 특징들은 당업자에 의해 다양하게 변형되고 조합되어 실시될 수 있으나, 이러한 변형 및 조합이 연결부를 통해 내부금형과 외부금형을 결합하되 상호간에 슬라이딩 구조로 연결되어, 가압과정에서 내부금형의 쏠림현상이 허용되도록 한 구성 및 목적과 관련이 있을 경우에는 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 판단되어야 한다.

도 1 는 종래 내외부금형 간의 결합구조를 나타낸 측단면도

도 2 및 도 3 은 종래 금형을 통해 철근을 가압하는 과정에서 내부금형중 하나가 한쪽으로 치우친 방향으로 이동하려는 모습을 나타낸 정단면도

도 4 는 본 발명의 전체 분해사시도

도 5 는 본 발명의 결합사시도

도 6 은 본 발명 중 내외부금형과 연결부간의 결합구조를 나타낸 측단면도

도 7 및 도 8 은 가압과정에서 내부금형 중 하나가 한쪽으로 치우친 상태로 이동되는 모습을 나타낸 정면도

Claims (4)

1. 철근을 중심으로 분할 배열되는 내부금형과,

   상기 각 내부금형의 외부면상에 결합되는 외부금형과,

   상기 각 내부금형과 외부금형을 결합하는 연결부를 포함하는 철근단부 성형금형에 있어서,

   상기 각 내부금형에는 제1슬라이드홈이 형성되고 각 외부금형에는 제2슬라이드홈이 형성되며,

   상기 연결부는 내외부금형 중 어느 하나에 고정된 상태에서 제1, 2슬라이드홈에 슬라이딩구조로 결합되되,

   상기 제1, 2슬라이드홈은 내외부금형의 단부면 상에 형성되고,

   상기 연결부는 내외부금형의 단부면 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 철근단부 성형금형.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 연결부는,

   볼트에 의해 내부금형 또는 외부금형에 고정되고, 일측에는 상기 제1슬라이드홈에 결합되는 제1걸림부가 형성되며 타측에는 상기 제2슬라이드홈에 결합되는 제2걸림부가 형성된 것을 특징으로 하는 철근단부 성형금형.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 제1슬라이드홈과 제2슬라이드홈은 각각 동일한 중심점을 갖는 원호 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 철근단부 성형금형.

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